[发明专利]一种基于阴极短路栅控晶闸管的双向直流固态断路器

权利要求书

1.一种基于阴极短路栅控晶闸管CS-MCT的双向直流固态断路器，其特征在于，包括第一直流电源V₁、第二直流电源V₂、第一CS-MCT(T₁)、第二CS-MCT(T₂)、第一二极管(D₁)、第二二极管(D₂)、第三CS-MCT(T₃)、第四CS-MCT(T₄)、第一电阻(R₁)、第二电阻(R₂)、第三电阻(R)、换流电容(C)、电感(L)、霍尔电流传感器和电压比较器；

所述第一CS-MCT(T₁)和第一二极管(D₁)反向并联组成第一开关对，第二CS-MCT(T₂)和第二二极管(D₂)反向并联组成第二开关对，第一开关对和第二开关对通过反向串联的形式连接在一起组成双向开关；所述第一CS-MCT(T₁)的阴极连接第一直流电源V₁的正极；所述第二CS-MCT(T₂)的阴极连接第二直流电源V₂的正极；所述第一电阻(R₁)的一端分别与第一二极管(D₁)的阴极、第一二极管(D₁)的阴极、第一CS-MCT(T₁)的阳极、第二CS-MCT(T₂)的阳极和第三CS-MCT(T₃)的阳极连接，第一电阻(R₁)的另一端分别与电感(L)的一端和第四CS-MCT(T₄)的阳极连接；所述电感(L)的另一端与第三电阻(R)的一端连接，第三电阻(R)的另一端与换流电容(C)的一端连接，换流电容(C)的另一端分别与第三CS-MCT(T₃)的阴极和第二电阻(R₂)的一端连接；所述第二电阻的另一端与所述第四CS-MCT(T₄)的阴极一同连接到第一直流电源V₁和第一直流电源V₂的负极；第二CS-MCT(T₂)与第二直流电源V₂的连线穿过霍尔电流传感器，霍尔电流传感器的输出端连接到电压比较器的一个输入端，电压比较器的另一输出端连接比较电压V_T，电压比较器的输出端连接到栅极控制单元的输入端；所述的栅极控制单元的输出端连接到第一CS-MCT(T₁)、第二CS-MCT(T₂)、第三CS-MCT(T₃)和第四CS-MCT(T₄)的栅极；

第一直流电源V₁、第二直流电源V₂、第一CS-MCT(T₁)、第二CS-MCT(T₂)、第一二极管(D₁)和第二二极管(D₂)构成主回路，在正常工作时，第一CS-MCT(T₁)导通，第三CS-MCT(T₃)和第四CS-MCT(T₄)关断；

第三CS-MCT(T₃)、第四CS-MCT(T₄)、第一电阻(R₁)、第二电阻(R₂)、换流电容(C、电感(L)和第三电阻(R)构成换流回路，在正常工作时，通过第一直流电源V₁、第一二极管(D₁)、第一电阻(R₁)、电感(L)、第三电阻(R)、换流电容(C)和第二电阻(R₂)构成的回路给换流电容(C)预充上和第一直流电源V₁一样的电压；

霍尔电流传感器和电压比较器构成监测单元，发生短路后，主回路的电流上升，使得霍尔电流传感器的输出电压信号增大，当增大到超过预设比较电压V_T时，则会触发栅极驱动模块工作，关闭第一CS-MCT(T₁)，并开启第三CS-MCT(T₃)和第四CS-MCT(T₄)，此时换流回路通过换流电容(C)、第三电阻(R)、电感(L)、第四CS-MCT(T₄)、第一CS-MCT(T₁)、第一二极管(D₁)和第三CS-MCT(T₃)构成的回路放电，放电电流流经第一CS-MCT(T₁)的方向与短路电流相反。

2.根据权利要求1所述的一种基于阴极短路栅控晶闸管的双向直流固态断路器，其特征在于：栅极控制单元根据电流监测单元的输出信号和内部预设的触发保护信号的比较结果对第一CS-MCT(T₁)、第二CS-MCT(T₂)、第三CS-MCT(T₃)和第四CS-MCT(T₄)进行控制。